CC BY
2
4.Капустин Н.М., Кузнецов П.М., Схиртладзе А.Г. и др. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. М.: Высшая школа, 2004. 415 с.
5.Косилова А.Г., Мещерякова Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. М.: Машиностроение, 1986.
Т. 1. 656 с.
6.Маликов А.А., Федоров Ю.Н., Артамонов В.Д., Золотухина О.Л. Современная концепция проектирования технологий обработки резанием: учебное пособие. Тула: Изд-во Тул. гос. ун-та, 2012. 318 с.
7.Маликов А.А., Ямников А.С. Технология машиностроения: учебник. Тула: Изд-во Тул. гос. ун-та, 2010.
388 с.
8.Моисеев М.П. Экономика технологичности конструкций. М.: Машиностроение, 1981. 253 с.
9.Определение экономической эффективности металлорежущих станков с ЧПУ. Инструкция МУ 2.5-81. М.: НИИМаш, 1984. 104 с.
10. Экономическая эффективность новой техники и технологии в машиностроении / под ред. К.М. Великановой. Л.: Машиностроение, 1981. 256 с.
11. Справочник по обработке резанием GARANT ToolScout: учебное пособие. Институт Фраунгофера, 2014. 1060 с.
Жмурен Владимир Викторович, канд. техн. наук, доцент, [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Крячкова Валерия Валерьевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MPROVING THE MANUFACTURABILITY OF MANUFACTURING BODY PARTS BY OPTIMIZING THE OPERATIONS OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS
V. V. Zhmurin, V. V. Khryachkova
The article presents the results of analytical studies aimed at improving the manufacturability of body parts at the MCC by performing some locksmith operations directly during the processing of the workpiece on the machine. The effectiveness of the proposed method has been confirmed by its industrial testing in the conditions of existing production.
Key words: manufacturability, technological process, labor intensity, productivity, technological preparation of
production.
Zhmurin Vladimir Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, vladimir [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Khryachkova Valeria Valeryevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-5-409-410
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ШЕВЕРОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЛЁС С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ
А.О. Чечуга
В работе рассмотрены особенности процесса шлифования поверхностей зубьев шевера после фрезерной обработки. Описаны типы оборудования и инструментов, участвующих в процессе шлифования, а также критерии их выбора. Изложена методика расчета размерных величин зубьев шевера и его основных поверхностей до и после обработки. Проанализированы особенности формообразования зубьев, и на основе анализа приведены рекомендации по осуществлению контрольных операций и применяемого в них оборудования.
Ключевые слова: шевингование, дисковый шевер, профиль зубьев, диаметр вершин, шлифовальный круг.
Формообразование зубьев шеверов посредствам фрезерования требует придания необходимой шероховатости поверхностей с помощью операций шлифования. Следует сказать, что торцы инструмента это базовые поверхности не только при непосредственной эксплуатации, но и при изготовлении. Торцевые поверхности имеют допустимые отклонения, находящиеся в пределах от 0,005 мм до 0,008 мм в зависимости от класса точности. Шлифование происходит на плоскошлифовальных станках кругами, при этом, осуществление проверки параллельности торцов происходит на том же приспособлении, что и у долбяков.
В процессе шлифования отверстий инструмент закрепляется магнитным патроном, обладающим отверстием для выхода шлифовального круга, или с помощью прихватов, на планшайбе внутришлифовального станка. При шлифовании отверстия необходимо выдерживать перпендикулярность оси отверстия относительно опорных торцов шевера. При этом допускаемое отклонение от перпендикулярности торцовой поверхности относительно поверхностей посадочного отверстия составляет 0,005-0,008 мм, и зависит от класса точности шевера, на радиусе равным 50 мм для шеверов номинальных диаметров 250 мм и 180 мм и на радиусе 25 мм для шеверов с указанным диаметром 85 мм. Величина припуска после шлифования отверстия для последующей доводки находится в пределах от 0,005 до 0,02 мм на диаметр [1].
Инструменты, оборудование, а также контрольные приспособления при доводке и шлифовании отверстий шеверов аналогичны тем, что применяются при обработке долбяков.
Дважды шлифуются вершины зубьев по диаметру: перед шлифованием профиля и окончательно уже после его шлифования. Шевер закрепляется на оправке, которую устанавливают в центрах кругло-шлифовального станка. Процесс шлифования осуществляется различными кругами прямого профиля: 25-16, 24А, К6, СМ2. Предварительное шлифование осуществляется для создания базы под измерение толщины зуба при последующем шлифовании профиля инструмента. Размер припуска оставляемого после предварительного шлифования равен 0,7 мм для шеверов с диаметром 180, 0,8 мм для шеверов с диаметром 250, и прибавляется к номинальному диаметру инструмента [2].
Pua 1. Схема размерности наибольшей хорды
Размер допуска при предварительном шлифовании равен 0,05 мм. Измерение диаметр осуществляется микрометром. В случае нечетного количества зубьев на инструменте определяется размер при наибольшей хорде:
dax = da2 cos (—--^ 57,29578°), (1)
^ z0 аа2 '
где da2 - диаметр вершин зубьев после операции предварительного шлифования; Sa - толщина зубьев относительно диаметра вершин после операции предварительного шлифования профиля инструмента.
Процесс шлифования профиля шеверов выполняется на зубошлифовальных станках с помощью плоской торцовой поверхности шлифовального круга, или на станках с абразивным червячным кругом.
Станки, осуществляющие обработку торцом круга, используются при работе с шеверами, где тп0 > 1 мм [3]. Шлифование боковых сторон профиля шевера сопровождает разворотом шпинделя шлифовального круга на угол наклона зуба по основному цилиндру 0вО, определяемого как:
tgPvo = tgfi0cosat0 (2)
Стоит отметить, что подбор абразивных кругов, наладка станков и выбор режимов шлифования при обработки шеверов осуществляются также, как и при шлифовании долбяков.
Применение абразивных червячных кругов осуществляется для шеверов с тп0 = 0,03.. .4,0 мм.
При шлифовании зубьев величины погрешностей профиля, накопленной ошибки окружного шага, радиального биения и направления зубьев должны соответствовать значениям выбранного ГОСТ. Размер допустимого отклонения толщины зуба определяется с учетом величины допуска на диаметр вершин [4].
Назначение широкого допуска на диаметр вершин fda0 служит для увеличения величины допуска на толщину зуба при шлифовании профиля. На практике используются значения верхней части допуска, что позволяет изготавливать шеверы с допуском на смещение исходного контура в пределах половины величины верхней части допуска, значению которого соответствует изменение теоретической толщины зуба Sn0. Выдерживание жестких допусков на высоту головки зуба fha0 используется для более простых операций шлифования вершин [5].
Контроль толщины зуба шеверов осуществляется в нормальном сечении с помощью тангенциального зу-бомера, а также регулируемой или жесткой скобой с углом профиля ап0. Размеры жестких скоб определяются по следующим формулам [6]:
ha2 = ha0 + (3)
5пр = Sn0 + 2(fda0 - fhao - 0,025)tgan0:, (4)
где da2 - припуск на окончательное шлифование по диаметру вершин; 0,025 - половина допуска на диаметр вершин при предварительном шлифовании.
Настройка регулируемых скоб осуществляется относительно тех же размеров по блокам концевых мер, которые определяются как:
хпр = ^пр — 2ha2^gan0 + 2> (5)
Хпр = ^ - 2ha2 tgan0 + 2. (6)
При осуществлении проверки толщины зуба при помощи тангенциального зубомера ноль шкалы индикатора устанавливается на размеры h3 = ha2 и S3 = 5пр. Отклонения индикатора, соответствующие минимально допустимой толщине зуба, определяются как:
Sh3 = (ftao-fhao- 0,025) 2 (7)
Размер диаметра ролика применяемого для установки индикатора зубомера на ноль, определяется так же, как и у долбяков.
Для проверки профиля шевера используются аналогичные эвольвентомеры, что и для долбяков. Угол развернутости рабочего участка профиля vp определяется по выражению:
vv = 57,29578(——--(8)
Р dao+Ada2 dpo V '
где da0 - диаметр вершин; dp0 - диаметр граничной точки рабочего участка профиля; db0 - диаметр основной окружности.
Проверка радиального биения зубьев осуществляется в центрах индикатором: во впадину устанавливается точный ролик, воздействующий, при повороте шевера, на измерительный наконечник. Диаметр ролика должен быть такой, чтобы он соприкасался с профилем зубьев в районе делительной окружности.
Проверка параметров профиля шевера с установкой его в центы прибора осуществляется посредствам точных цилиндрических оправок. Их изготовляют с интервалом диаметров 2 мкм и подбирают в зависимости от фактического размера установочного отверстия. Вместо комплектов гладких цилиндрических оправок также используют оправки с шариками, обеспечивающие посадку инструмента с гарантированным натягом.
Неравномерность окружного шага контролируется на приборе. Шевер осуществляет поворот на оправке до касания соседними зубьями неподвижного и подвижного упоров. Измерительная головка фиксирует величину перемещения подвижного упора.
После измерения всех шагов зубьев, определяют разность наибольшего и наименьшего показаний измерительной головки - неравномерность окружного шага. В результате проверки неравномерности окружного шага определяется накопленная погрешность [7]. Для осуществления проверки шеверов используются измерительные приборы, выполняющие автоматический контроль окружных шагов, с регистраторами результатов контроля неравномерности и накопленной ошибки окружного шага.
В процессе окончательного шлифования по диаметру вершин необходимо выдерживать заданную высоту головки зуба. Контроль данных параметров осуществляется с помощью предельных трапецеидальных скоб, регулируемых скоб и тангенциальных зубомеров. Для настройки зубоизмерительных средств значения размеров зуба принимаются следующими: толщина - Sn0, а высота головки:
^пр = ha0 + fha о ^ (9)
В свою очередь, контроль радиального биения осуществляется индикатором. При этом шевер устанавливается на оправке в центрах.
Размер ширины ступицы шевера должен быть больше ширины зубчатого венца, с целью уменьшения поверхности опорных торцов, обрабатываемых с высокой точностью. Шлифование торцов зубчатого венца осуществляется на плоскошлифовальных станках оснащенных круглым столом, или на кругло-шлифовальных с применением оправки, с помощью кругов прямого профиля. Размер ширины зубчатого венца проверяется микрометром.
В ряде случаев используют вариант технологического процесса с некоторыми отличиями. После токарной обработки следует не операция фрезерования зубьев инструмента, а сверление отверстий для выхода гребенки. После чего осуществляет обработку зубьев фрезой [8].
Процесс сверления отверстий производится в делительной головке с делением по диску. При фрезеровании зубьев используют червячные фрезы с увеличенной высотой головки зуба. Ориентируются при этом на то, что перемычка, между впадиной зуба шевера и отверстием для выхода гребенки, не должна остаться. Таким образом, удается исключить операции разрезки перемычек и предварительного шлифования профиля, однако, операция фрезерования зубьев усложняется. Заготовка шевера устанавливается на станке так, чтобы после фрезерования впадина оказалась в отверстии для выхода гребенки.
Список литературы
1. Козлов Д.Н. Шевингование. Учебное пособие для индивидуальной и бригадной подготовки рабочих на производстве. Изд. 2-е, переработ. и доп. М., «Высш. школа», 1967. 144 с.
2. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. 344 с.
3. Родин П.Р. Технология изготовления зуборезного инструмента. К.: Техника, 1982. 208 с.
4. Болтовская Т.П., Болтовский И.А. Справочник по корригированию зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1967. 240 с.
5. Тайц Б.А. Производство зубчатых колес. Справочник. Машгиз, 1963. 684 c.
6. Романов В.Ф. Расчет зуборезных инструментов. М., «Машиностроение», 1969. 251 с.
7. Маликов А.А. Основы высокоэффективной технологии обработки зубьев цилиндрических колёс: монография. Тула: Изд-во ТулГ, 2008. 271 с.
8. Болтовский И.А. Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых передач: справочник. М.: Машиностроение, 1986. 448 с.
Чечуга Антон Олегович, аспирант, chechugaanton@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TECHNOLOGICAL FEATURES OF THE PROCESS OF GRINDING SHA VERS FOR PROCESSING WHEELS WITH
CIRCULAR TOOTH
A.O. Chechuga
The paper examines the features of the process of grinding the surfaces of shaver teeth after milling. The types of equipment and tools involved in the grinding process, as well as the criteria for their selection, are described. A method for calculating the dimensional values ofthe shaver teeth and its main surfaces before and after processing is outlined. The features of the formation of teeth are analyzed, and based on the analysis, recommendations are given for the implementation of control operations and the equipment used in them.
Key words: shaving, disc shaver, tooth profile, tip diameter, grinding wheel.
Chechuga Anton Olegovich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9.015
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-5-412-413
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ РЕЗАНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ ОРГСТЕКЛА МАРКИ СО-133-К ПОСЛЕ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ РЕЗКИ
С.Б. Скобелев, И.А. Борзенков
В работе произведен подбор оборудования, оснастки и абразивного материала для гидроабразивной резки при раскрое листового материала из оргстекла марки СО-133-К. Определена рациональная стратегия резания и назначены рациональные режимы обработки, при которых достигается требуемое качество поверхности резания. Определена шероховатость поверхности резания, составляющая Ra 5,43. Исследована морфология поверхности резания и проведен спектральный анализ зоны резания. Установлено, что структура поверхности резания образца является однородной и не имеет стороннего материала и остатков абразивного песка.
Ключевые слова: гидроабразивная резка, оргстекло марки СО-133-К, гидроабразивный станок, абразивный материал, режимы обработки, растровый электронный микроскоп, спектральный анализ, зона резания.
Органическое, конструкционное, сополимерное стекло марки СО-133-К представляет собой пластифицированный полимер метилового эфира метакриловой кислоты. Такое органическое стекло используется в качестве конструкционного материала, для приборо- и агрегатостроения и для изготовления изделий технического назначения в машиностроении и других отраслях промышленности. Данный материал поставляется в виде прозрачных неокрашенных листов прямоугольной формы с обрезными и необрезными краями.
Данная марка оргстекла имеет следующие характеристики: плотность при 23 °C - 1190 кг/м3; температура размягчения - не менее 133 °C; ударная вязкость для толщины 3 - 4 мм - 9 кДж/м2; прочность при разрыве - не менее 83,4 Мпа; модуль упругости при растяжении - не менее 3400 МПа; коэффициент пропускания для толщины до 18 мм - не менее 90% [1, 2].
Объектом исследования в представленной работе являлась контурная поверхность после гидроабразивной обработки, применяемой при раскрое листовых материалов из оргстекла, так как качество поверхности после резания зависит от многих факторов и оказывает влияние на производственный и технологический процесс.
Образцы для исследований получены из листовой заготовки размерами 1400х1600х10 мм, изготовленной в соответствии с требованиями по ГОСТ 10667-90 [1].
Наиболее эффективным методом раскроя листовых материалов из оргстекла является гидроабразивная резка. Особенность гидроабразивной резки, в отличие от других методов раскроя (с помощью разрезных ножниц, гильотины, фрезерования, кислородной резки, плазменной резки), заключается в том, что этот способ раскроя представляет собой процесс нетепловой (холодной) резки материала. Благодаря этому готовые детали имеют высокое качеств кромок и более надежные свойства, не создавая при этом никакого напряжения в детали [3]. Сопло при гидроабразивной резке не нужно менять для обработки различных материалов или толщин. Одно и тоже сопло применяют для различных задач путем регулировки параметров резания, таких как скорость подачи и давление.
Гидроабразивная резка обладает следующими преимуществами: высокая точность, отсутствие зоны термического влияния, отсутствие необходимости в смене инструмента, совместимость с различными видами материалов. Данный метод обработки органического стекла исключает перегрев, который оказывает на него пагубное влияние, так как может изменить структуру материала, повредить поверхность и изменить его свойства. Также данный метод не требует финишной обработки кромок полученных деталей [4 - 6].
Операция гидроабразивной обработки была выполнена на гидроабразивном станке марки "PTV" модели "WJ3020-1Z-UJ". В качестве абразивного материала был использован гранатовый песок марки "LM Mining" с фракцией 80 mesh (0,18 мм). Компонентами режущей головки являлись: смесительная камера с интегрированным алмазом 0,33 мм-13 301329-1-13 IWP (США) / IDE® The Integral Diamond Eductor - III .0xx"" Single Port (.281 I.D.) (IDE III)" и смесительная трубка R100 7,14х0,76х76,2 мм-3 1000013-30-3 Kennametall, США / Mixing tube R1007,14x0,76x76,2 mm.
Первоначальный раскрой органического стекла на станке гидроабразивной резки производился на стандартных параметрах и режимах резания для данного материала и толщины заготовки: скорость резания - 279 мм/мин, давление - 800 Бар (80 Мпа). По результатам первичной опытной резки, осмотрев полученную деталь, были выявлены
412
